一种新型光学透镜测量方法与流程

文档序号:14797507发布日期:2018-06-29 21:39阅读:来源:国知局
技术特征:

1.一种新型光学透镜测量方法,其特征在于:步骤如下:

⑴搭建由显示器、CCD相机组成的透镜测量系统,令相机光轴垂直于显示器屏幕;

⑵用显示器显示相移条纹,分别用相机采集显示器屏幕位于位置1和位置2时不放待测透镜和放待测透镜时的条纹;

⑶通过四步相移法和菱形种子算法解算条纹的初始相位分布,利用不放待测透镜时的相位进行系统标定,拟合出显示器屏幕在位置1和位置2的平面方程,求解屏幕物理坐标系到相机坐标系的旋转矩阵R和平移向量T,进而计算透镜位置和透镜上每一点的波前斜率;

⑷利用泊松重建法对波前斜率进行积分,得到待测透镜波前分布;

⑸通过屈光度计算模型和透镜的波前分布计算透镜全表面的球镜度、柱镜度分布。

2.根据权利要求1所述的光学透镜测量方法,其特征在于:借助相位和系统标定找到相机CCD上同一点加入测透镜前后在显示器屏幕上的位置P和Q,以及光线在透镜上发生偏折的点E,光线PQ在x方向与光轴的夹角为αx,在y方向与光轴夹角为αy,光线MN在x方向与光轴夹角为βx,在y方向与光轴夹角为βy,光线在x方向的偏折角为αx-βx,在y方向的偏折角为αy-βy,x方向的波前斜率是光线在x方向偏折角的正切值,y方向的波前斜率是光线在y方向偏折角的正切值,在得到x、y方向的波前斜率后,通过积分重建技术可以用斜率信息重建透镜波前,进一步计算可以得到透镜的屈光度信息。

3.根据权利要求1所述的光学透镜测量方法,其特征在于:所述的四步相移法是指本测量系统中包含四个坐标系,分别是屏幕上相位坐标系(x,y)、屏幕上的像素坐标系(u,v)、屏幕上的物理坐标系(XS,YS,ZS)、及相机坐标系(XC,YC,ZC),将相机坐标系定义为世界坐标系,系统标定的目标是实现从屏幕相位坐标到世界坐标的依次转换。

4.根据权利要求3所述的光学透镜测量方法,其特征在于:相位坐标系(x,y)转换到像素坐标系(u,v)下,转换关系如下:

其中(u0,v0)为条纹中相位零点位置的屏幕像素坐标,Px为水平正弦条纹在x方向的周期,Py为竖直正弦条纹在竖直方向的周期。

5.根据权利要求3所述的光学透镜测量方法,其特征在于:像素坐标(u,v)到屏幕物理坐标(XS,YS,ZS)的转换,由下式得到:

其中Sh是显示器上每个像素点的实际长度,Sw是每个像素的实际宽度。

6.根据权利要求1所述的光学透镜测量方法,其特征在于:所述的显示器屏幕所在平面方程为:

使ξ最小,则可求得屏幕所在平面的平面方程参数A、B、C、D,A为方程x项系数,B为方程y项系数,C为方程z项系数,D为常数项。

其中D(u,v)、为特征点与对应中心点的距离、ξ为最小优化目标、x1(u0,v0),y1(u0,v0),z1(u0,v0)为中心点对应坐标,(x1,y1,z1)为特征点在相机坐标系下的坐标,(x2,y2,z2)为特征点屏幕上对应的同相位特征点在屏幕物理坐标系下的坐标值。

7.根据权利要求1所述的光学透镜测量方法,其特征在于:所述的旋转矩阵R和平移向量T的求解公式为:

(x11,y11,z11)、(x12,y12,z12)…(x1n,y1n,z1n)为相机上像素点光线与屏幕平面的交点在相机坐标系下的坐标,(x21,y21,z21)、(x22,y22,z22)…(x2n,y2n,z2n)为在屏幕物理坐标系下的坐标。

8.根据权利要求1所述的光学透镜测量方法,其特征在于:全表面球镜度分布S和柱镜度分布C由以下公式计算得到:

C=|Kmin-Kmax|

其中:Kmax为波前上某点的最小曲率,Kmin为波前上某点的最大曲率。

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